Jaké pokročilé strategie indexování MongoDB podporuje?

Question

Accepted Answer

Mimo základní indexy na jednotlivých polích nabízí MongoDB pokročilé strategie indexování — **řazení složených indexů (pravidlo ESR)**, **covered queries**, **parciální/sparse indexy**, **TTL indexy** a další — které dramaticky ovlivňují výkon dotazů. Jejich zvládnutí je klíčem k optimalizaci MongoDB ve velkém měřítku.

## Pravidlo ESR pro složené indexy

```text
For a compound index supporting a query with Equality, Sort, and Range conditions,
order the fields: EQUALITY → SORT → RANGE (the ESR rule).
```

```js
// query: status = "active" (equality), sort by date (sort), age > 21 (range)
db.users.createIndex({ status: 1, date: 1, age: 1 });   // E, S, R order
db.users.find({ status: "active", age: { $gt: 21 } }).sort({ date: 1 });
// → the index serves equality match, sorted output, and range scan efficiently
```

Pravidlo **ESR** (Equality, Sort, Range – pořadí polí) vytváří složené indexy, které efektivně slouží filtru, řazení a rozsahu dotazu — klíčová optimalizační technika.

## Covered queries — obsluha přímo z indexu

```js
// if a query's filter AND returned fields are ALL in the index, no document fetch needed
db.users.createIndex({ email: 1, name: 1 });
db.users.find({ email: "ann@x.com" }, { name: 1, _id: 0 });  // COVERED
// → answered entirely from the index (very fast — never touches the documents)
```

**Covered query** (všechna filtrovaná a vrácená pole v indexu) je zodpovězena přímo z indexu — extrémně rychlá, bez čtení dokumentů.

## Specializované typy indexů

```text
PARTIAL  → index only documents matching a filter (smaller, targeted)
  createIndex({ email: 1 }, { partialFilterExpression: { active: true } })
SPARSE   → index only documents that HAVE the field (skip missing)
TTL      → auto-delete documents after a time (sessions, logs, temp data)
  createIndex({ createdAt: 1 }, { expireAfterSeconds: 3600 })
UNIQUE   → enforce uniqueness (can combine with partial)
MULTIKEY → automatic for array fields (indexes each element)
WILDCARD → index unknown/arbitrary field names ({ "$**": 1 })
HASHED   → for hashed sharding / even distribution
```

## Analýza a údržba indexů

```text
✓ explain("executionStats") → verify index use (IXSCAN), check docs examined vs returned
✓ $indexStats → find UNUSED indexes (remove them — they slow writes for no benefit)
✓ Atlas Performance Advisor → suggests indexes based on actual query patterns
✓ Balance: enough indexes for reads, not so many that writes suffer
```

## Proč na tom záleží

Pokročilé strategie indexování jsou cenné znalosti na úrovni senior vývojářů pro **optimalizaci výkonu MongoDB ve velkém měřítku**, vycházející ze základního indexování.

Zatímco základní indexy pomáhají, zvládnutí pokročilých strategií je to, co rozlišuje dostatečný od vynikajícího výkonu MongoDB.

Pravidlo **ESR** (řazení polí složeného indexu jako Equality, Sort, Range) je klíčová technika pro vytváření složených indexů, které efektivně slouží filtru, řazení a rozsahu dotazu dohromady — často použitelná optimalizace, která není zřejmá bez znalosti pravidla. **Covered queries** (kde jsou všechna filtrovaná a vrácená pole v indexu, takže je dotaz zodpovězen z indexu bez čtení dokumentů) poskytují dramatická zrychlení pro čtecí operace — silná technika.

Znalost **specializovaných typů indexů** — **parciální** (indexování pouze odpovídajících dokumentů, menší a zaměřené), **sparse** (pouze dokumenty s polem), **TTL** (automaticky vypršející data, ideální pro relace/logy/dočasná data), **wildcard** (pro neznámá jména polí), **multikey** (automaticky pro pole), a **unique** — vám umožní zvolit správný index pro každou situaci, optimalizovat úložiště a náklady na zápis a zároveň sloužit dotazům.

Disciplína **analýzy a údržby** (použití `explain()` k ověření použití a efektivnosti indexu, `$indexStats` k nalezení a odstranění nepoužívaných indexů, které zbytečně zpomalují zápisy, a nástroje jako Atlas Performance Advisor) je nezbytná pro udržení efektivního indexování.

Protože indexování je nejvlivnější pákou výkonu MongoDB a protože pokročilé strategie (ESR řazení složených indexů, covered queries, specializované typy indexů a údržba) jsou tím, co je optimalizuje ve velkém měřítku, je porozumění pokročilým strategiím indexování cenné znalosti na úrovni senior pro vysoce výkonný MongoDB — téma demonstrující hlubokou optimalizační odbornost očekávanou pro senior role a jedno, kde techniky jako ESR pravidlo a covered queries poskytují významné, praktické zlepšení výkonu.